基于激光螺旋焊接的汽車結構疲勞壽命預測方法

基于激光螺旋焊接的汽車結構疲勞壽命預測方法

在汽車結構設計的早期階段，對汽車結構的耐久性進行疲勞壽命預測評價能夠加速汽車新結構的開發。在汽車結構中，焊接連接點是最容易發生失效的部位。采用傳統點焊進行汽車結構連接時，存在焊接時間長的問題。為解決該問題，大型汽車制造企業開始采用激光螺旋焊接。采用激光螺旋焊接時，從一個焊點到下個焊點的移動速度很快，移動速度是傳統點焊速度的2倍，因而該種焊接方法開始得到應用。該焊接技術同樣也需要對連接處的疲勞壽命進行預測。

與普通的激光焊接相比，激光螺旋焊接能夠防止焊縫處出現燒穿或孔洞，除可實現鋼制結構件的連接，還能實現鋁合金結構件的連接。激光螺旋焊接的一個顯著特征是在焊核周圍出現凹形下陷，這種凹形下陷可能對連接處的局部剛度產生影響。因而，對激光螺旋焊焊接連接處的疲勞壽命進行預測時，必須考慮這一影響。進行疲勞壽命預測時，主要基于網格不敏感的結構應力法和主應力-應變（S-N）曲線法來進行預測。首先，通過對激光螺旋焊接連接的母材進行疲勞測試，獲得主S-N曲線；之后，通過有限元方法進行網格劃分和求解，此時需要注意凹形下陷的存在；最后，通過結構應力方法確定焊接連接處的應力分布，確定連接處的疲勞壽命。通過將崎嶇道路的路面作為輸入，利用上述方法進行整車結構疲勞壽命的預測，證實了所提出預測方法的有效性。

Norihiko Sawa et al.SAE

2016-01-0394.

編譯：王祥